Tox21|化学毒性评估数据集|生物活性分析数据集

tripod.nih.gov2024-10-25 收录

化学毒性评估

生物活性分析

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资源简介：

Tox21数据集包含超过12,000种化学物质的生物活性数据，主要用于评估化学物质对12种不同生物学终点的毒性，包括核受体活性和应激反应。

提供机构：

tripod.nih.gov

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数据集介绍

构建方式

Tox21数据集的构建基于对21种不同毒性效应的广泛筛选，涵盖了从环境化学品到药物分子的多种化合物。该数据集通过高通量筛选技术，对超过10,000种化合物进行了详细的生物活性测试，以评估其潜在的毒性。实验数据包括了多种生物测定方法，如细胞毒性、基因毒性和内分泌干扰等，确保了数据的全面性和多样性。

使用方法

Tox21数据集主要用于开发和验证预测化合物毒性的计算模型。研究者可以通过分析数据集中的化合物结构和生物活性数据，构建和优化毒性预测模型。此外，该数据集还可用于评估现有模型的性能，以及探索新的毒性预测算法。使用Tox21数据集时，研究者应确保数据的预处理和模型构建过程符合科学标准，以获得可靠的预测结果。

背景与挑战

背景概述

Tox21数据集，全称为Toxicology in the 21st Century，是由美国国家环境健康科学研究所（NIEHS）、国家毒理学计划（NTP）、食品药品监督管理局（FDA）等多个机构联合开发的一个综合性毒理学数据集。该数据集的构建始于2014年，旨在通过高通量筛选技术，评估化学物质对人类健康和环境的潜在毒性。Tox21数据集包含了超过12,000种化学物质的生物活性数据，涵盖了多种毒性终点，如细胞凋亡、DNA损伤和激素干扰等。这一数据集的推出，极大地推动了毒理学领域的研究进展，为新药开发、环境监测和公共卫生政策制定提供了重要的数据支持。

当前挑战

Tox21数据集在构建过程中面临了诸多挑战。首先，化学物质的多样性和复杂性使得数据收集和标准化变得异常困难。其次，不同毒性终点的检测方法各异，导致数据整合和分析的复杂性增加。此外，高通量筛选技术虽然提高了数据获取的效率，但也带来了假阳性和假阴性的问题，影响了数据的可信度。最后，如何有效地利用这些海量数据进行预测模型构建，以实现对未知化学物质毒性的准确预测，仍是当前研究的一大难题。

发展历史

创建时间与更新

Tox21数据集创建于2014年，由美国国家环境健康科学研究所（NIEHS）、国家毒理学计划（NTP）、环境保护署（EPA）等多个机构联合发布。该数据集自创建以来，经历了多次更新，以确保数据的时效性和准确性。

重要里程碑

Tox21数据集的一个重要里程碑是其在2014年的发布，这一事件标志着毒理学研究进入了一个新的阶段，通过高通量筛选技术，研究人员能够更快速、更准确地评估化学物质的毒性。此外，Tox21数据集在2015年与NCATS（国家转化科学促进中心）合作，进一步扩展了其应用范围，特别是在药物发现和环境科学领域。

当前发展情况

当前，Tox21数据集已成为毒理学和药物发现领域的重要资源，广泛应用于机器学习和深度学习模型的训练与验证。其数据不仅帮助科学家预测新化学物质的潜在毒性，还推动了个性化医疗和环境风险评估的发展。Tox21数据集的持续更新和扩展，确保了其在科学研究和实际应用中的持续影响力，为相关领域的进步提供了坚实的基础。

发展历程

Tox21数据集首次发表，旨在评估化学物质对人类健康的潜在毒性。
2012年
Tox21数据集正式发布，包含超过10,000种化学物质的毒性测试数据。
2014年
Tox21数据集首次应用于机器学习算法，以预测新化学物质的毒性。
2015年
Tox21数据集被广泛用于开发新的毒性预测模型，显著提升了化学品安全评估的效率。
2017年
Tox21数据集更新，增加了新的化学物质和毒性测试数据，进一步丰富了数据集的内容。
2019年
Tox21数据集被多个国际研究团队用于跨学科研究，推动了毒理学和计算化学的发展。
2021年

常用场景

经典使用场景

在药物发现和毒理学研究领域，Tox21数据集被广泛应用于预测化学物质的毒性。该数据集包含了超过12,000种化学物质的生物活性数据，涵盖了12种不同的毒性终点。通过机器学习和统计分析方法，研究人员可以利用Tox21数据集构建预测模型，从而在早期阶段筛选出潜在的有毒化合物，减少实验成本和时间。

解决学术问题

Tox21数据集解决了毒理学研究中长期存在的挑战，即如何高效且准确地预测化学物质的毒性。传统的毒性测试方法耗时且成本高昂，而Tox21数据集通过提供大规模的化学物质毒性数据，使得基于计算的毒性预测成为可能。这不仅加速了新药开发的进程，还为环境保护和公共健康提供了重要的科学依据。

实际应用

在实际应用中，Tox21数据集被制药公司和研究机构用于新药候选物的毒性评估。通过结合Tox21数据集的预测模型，研究人员可以在药物开发的早期阶段识别出潜在的毒性风险，从而优化候选药物的筛选过程。此外，该数据集还被用于环境监测和化学品安全评估，帮助政府和企业制定更安全的化学品管理政策。

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